9月14日，2023年世界顶尖科学家协会奖（WLA Prize，以下简称“顶科协奖”）在上海揭晓。该奖下设“智能科学或数学”和“生命科学或医学”两个奖项，单项奖金高达1000万元人民币。

2023年顶科协奖“生命科学或医学奖”在沪揭晓。图片来源：WLA Prize

今年的“生命科学或医学奖”颁给了三名结构生物学家：英国剑桥MRC分子生物学实验室名誉课题组负责人丹妮拉·罗兹（Daniela Rhodes）、瑞士苏黎世联邦理工学院生物大分子晶体学名誉教授蒂莫西·J·里士满（Timothy J. Richmond）以及美国科罗拉多大学博尔德分校生物化学讲席教授卡洛琳·卢格（Karolin Luger），因他们共同“阐明了核小体的原子结构，为揭示染色质、基因调控和表观遗传机制提供了理论基础”。

“我们在此表彰这三位学者，他们在人类理解染色体结构的历史上留下了不可磨灭的印记。”顶科协生命科学或医学奖主席，2013年诺贝尔生理学或医学奖得主兰迪·谢克曼（Randy Schekman）教授如此评论他们的成就。

从1976年到1997年，罗兹教授、里士满教授与卢格教授将对DNA核小体的观测从不可能变为可能，从模糊变为清晰。他们在这二十余年的时间里各有交集，共同推进了这项生物学事业。

丹妮拉·罗兹。图片来源：科学家本人

罗兹教授出生于意大利托斯卡纳的佛罗伦萨附近，在瑞典长大并在此求学。1969年，罗兹教授首次加入英国剑桥MRC分子生物学实验室，担任研究助理从事转运核糖核酸（tRNA）的晶体结构研究，随后跟随亚伦·克鲁格（Aaron Klug，1926-2018，因在生物粒子结构分析方面的贡献而获得1982年的诺贝尔化学奖）爵士攻读了博士学位。

罗兹教授在该实验室中开始了对核小体观测的研究。核小体（nucleosome）是使得DNA能够在染色体中折叠压缩的一种结构单元，它沿着DNA分子紧密而有规律地分布着。核小体不仅使极小的细胞染色体能够容纳大量DNA分子，也在基因表达的控制中扮演着重要角色。

当时，“最直接的挑战是确定核小体的原子结构，因为我们确信这些分子结构的信息将揭示染色质功能的本质。”谢克曼教授在解读三位获奖者的成就时说，“首个突破来自于丹妮拉·罗兹的研究。”

1976年，罗兹教授成功制备了首批天然核小体核心颗粒（Nucleosome Center Partical）晶体。在生物学中，通过X光照射生物分子产生的衍射反应来探知其准确结构是常用的做法，为了产生衍射效应，需要将纯化后的生物样品进行晶体生长，做成晶体“标本”。她还通过具有均质序列和长度的DNA成功制成了具有更好衍射效果的人造核小体晶体。

罗兹教授的工作使得后续对核小体结构的探索成为可能。其后，她作为独立课题负责人继续继续留在MRC分子生物学实验室，重点研究染色体的性质和功能。在研究端粒（与衰老和癌症有关的染色体顶端）结构时，她的研究小组意外地发现了能结合并促进生成 G-四联体的蛋白质，并首次为这种结构在生物学中的作用提供了体内证据。2011年，罗兹教授转赴新加坡，成为南洋理工大学结构生物学研究所的创始所长，并建立了一个专注于端粒生物学研究的卓越科学网络。

蒂莫西·J·里士满。图片来源：苏黎世联邦理工学院

蒂莫西·J·里士满教授出生于美国俄勒冈州科瓦利斯市，在普渡大学获得了生物化学学士学位。博士研究期间，他在耶鲁大学跟随弗雷德·M·理查兹（Fred M. Richards）教授和汤姆·施泰茨（Tom Steitz）教授学习蛋白质化学和X射线晶体学。

1978年，在罗兹教授制作初核小体核心颗粒的首批晶体的两年之后，里士满同样加入了克鲁格爵士的实验室，他的项目就是利用X射线晶体学解决核小体的结构问题。

他将核小体晶体结构的分辨率从罗兹教授的20Å（“埃”，广泛运用于结构生物学的长度单位，为0.1纳米）提高到了7Å，使得核小体核心中的组蛋白分子相互交织的性质以及组蛋白八聚体上缠绕的双螺旋DNA链可以被清楚观测到。

1987年，里士满教授被任命为苏黎世联邦理工学院的“生物大分子X射线晶体学”教授，他在那里建立了自己的课题组，继续核小体的研究，通过重组表达单个组蛋白分子和不同DNA序列组合，使核小体在DNA上更加规则地排列，以获取更好的晶体衍射效果。

最终他与才华横溢的博士研究生和博士后一起，成功地阐明了核小体核心颗粒的原子结构。这些成员中包括本次的另一位获奖者卡洛琳·卢格教授。在1997年发表的一篇堪称里程碑的论文中，卢格、里士满及其它合作者成功将核小体分辨率推进至2.8Å，并揭示了核小体的详细结构，为后续相关研究提供了理论指导。这篇论文引发了大量关于核小体结构-功能关系的文献发表，并且仍然是蛋白质数据库（PDB）被引用最多的论文。

其后，里士满教授继续研究核小体，并在2002年与柯特·戴维（Curt Davey） 的合作研究中将分辨率进一步提高到了1.9Å。他还利用解析出的核小体原子结构研究了其高阶结构和含核小体的染色质重塑复合体。与此同时，他的实验室还确定了多个转录因子结合DNA复合物的结构，并开发了一种表达系统，用以生产多蛋白复合物。里士满教授于2019年荣休，2020年获得瑞士国籍。

卡洛琳·卢格。图片来源：科学家本人

卡洛琳·卢格教授出生于奥地利，在奥地利因斯布鲁克大学获得了生物化学学位。随后，她在瑞士的巴塞尔大学生物中心获得了生物物理学博士学位。1990年，卢格教授前往苏黎世联邦理工学院从事博士后研究，成为了里士满教授项目的一员，并成为1997年那篇核小体研究里程碑式论文的共同作者。

卢格教授于1999年在科罗拉多州立大学开始了独立职业生涯，并于2015年转至科罗拉多大学博尔德分校任职。她以对核小体和维持染色质完整性因子的研究被广泛认可，还在核小体的进化起源方面做出了大量研究，如先于真核生物出现的生命形式（如巨型病毒、古生菌和细菌）中的组蛋白。

卢格教授的研究小组还研究了人类DNA损伤感受器蛋白PARP1，致力于开发改良性的癌症疗法。2012年她成为国际生物物理学会年会讲者，2017年成为美国人文与科学院院士，2018年成为美国国家科学院院士，并在培养下一代科研人员方面成绩斐然。

2023年世界顶尖科学家协会奖“智能科学或数学奖”在沪揭晓。图片来源：WLA Prize

美国佐治亚理工学院工业与系统工程学院讲席教授阿尔卡迪·涅米罗夫斯基（Arkadi Nemirovski）和比利时法语鲁汶大学运筹学与计量经济学研究中心、数学工程系名誉教授、高级科学研究员尤里·涅斯捷罗夫（Yurii Nesterov）获得“智能科学或数学奖”。

根据顶科协奖评审委员会及遴选委员会，将这一奖项授予涅米罗夫斯基和涅斯捷罗夫，为表彰他们在凸优化理论方面的一系列开创性工作，包括自协调函数和内点法的理论、优化的复杂性理论、加速梯度算法设计，以及在鲁棒优化方面的方法论进展等。

凸优化（convex optimization）是一种数学问题求解方法，通常用于找到某个目标函数的最小值，同时满足一些约束条件，在机器学习领域有十分广泛的应用。在凸优化中，目标函数和约束条件都必须是凸函数或凸集合。形象来说，凸函数的特点是，任意两点之间的连线在函数图像上方，就像一个碗形一样。

“智能科学或数学奖”评选委员会主席Michael I. Jordan评价道：阿尔卡迪·涅米罗夫斯基博士与尤里·涅斯捷罗夫博士的研究引发了“一阶算法革命”，自此，优化算法得以应用于现代应用中的大规模问题，并推动了新计算平台的发展，以支持这些算法。他们建立的优化复杂性理论和一系列加速算法，加深了我们对优化的可能性和“最优优化方式”的理解。他们在鲁棒优化和随机优化方法上的贡献对于控制理论和统计学等领域至关重要。

阿尔卡迪·涅米罗夫斯基：集中关注优化理论和算法

美国佐治亚理工学院工业与系统工程学院讲席教授阿尔卡迪·涅米罗夫斯基（Arkadi Nemirovski）。图片来源：科学家本人

阿尔卡迪·涅米罗夫斯基于1947年出生于俄罗斯莫斯科，曾就读于莫斯科国立大学机械与数学学院数学专业，他于1974年获得莫斯科国立大学数学博士学位，1990年获得苏联最高鉴定委员会数学科学博士学位。他曾任莫斯科自动设备研究所高级研究员（1974-1987年）、苏联/俄罗斯科学院中央经济数学研究所高级/首席研究员（1987-1993年）、以色列理工学院工业工程与管理学院全职教授（1993-2006年）。

自2005年以来，他一直担任美国佐治亚理工学院工业与系统工程学院讲席教授。涅米罗夫斯基在2017年当选为美国国家工程院院士，2018年当选美国人文与科学院院士，2020年当选美国国家科学院院士。

有趣的是，涅斯捷罗夫和涅米罗夫斯基都曾获得计算机科学领域内最高荣誉之一约翰·冯·诺依曼理论奖（John von Neumann Theory Prize），比涅米罗夫斯基小9岁的涅斯捷罗夫在2009年获奖，涅米罗夫斯基则是在2003年与他人共同获奖。

涅米罗夫斯基的研究兴趣集中在优化理论和算法，重点研究领域包括研究复杂性理论、开发非线性凸规划的高效算法、不确定性优化、凸优化的工程应用以及非参数统计。在他50 多年的职业生涯中，与他人合作撰写了6本研究专著和150多篇与以上课题相关的期刊论文。

尤里·涅斯捷罗夫：凸优化领域全球领军人物

比利时法语鲁汶大学运筹学与计量经济学研究中心、数学工程系名誉教授、高级科学研究员尤里·涅斯捷罗夫（Yurii Nesterov）。图片来源：科学家本人

尤里·涅斯捷罗夫出生于1956年，曾就读于苏联莫斯科国立大学应用数学专业，他于1984年获得苏联控制科学研究所应用数学博士学位，2014年获得俄罗斯莫斯科物理技术学院应用数学全博士学位。他曾任俄罗斯科学院中央经济数学研究所初/高级研究员（1977-2000年）、瑞士日内瓦大学客座教授（1992-1993年）、比利时法语鲁汶大学运筹学与计量经济学中心（CORE）客座教授（1993-2000年）。

自2000年至今，他担任比利时法语鲁汶大学数学工程系（INMA）、运筹学与计量经济学研究中心（CORE）教授、正教授、名誉教授及高级科学研究员。涅斯捷罗夫分别于2021年当选欧洲科学院院士，2022年当选美国国家科学院院士。

四十年来，涅斯捷罗夫一直是凸优化领域的全球领军人物。涅斯捷罗夫的首批重要成果与快速梯度法（FGM）有关。快速梯度法（Fast Gradient Method，简称FGM）是一种用于机器学习和深度学习中的优化算法。它的主要目标是尽快找到一个模型的最佳参数，以便模型可以在给定的任务上表现得更好。这些成果如今越来越重要，在机器学习和人工智能领域得到越来越多的应用。

其后，他与涅米罗夫斯基合作，在凸优化的多项式时间算法的内点法理论方面获得了根本性的突破。该理论此后被用来支持解决线性矩阵不等式，线性矩阵不等式是现代控制理论的主要工具。

关于顶科协奖

顶科协奖是由世界顶尖科学家协会（WLA）发起，世界顶尖科学家发展基金会承办，红杉中国独家捐赠的国际性科学大奖，于2021年11月1日在第四届世界顶尖科学家论坛（WLF）上正式宣布创设。

顶科协奖每年颁发一次，目前设立了“智能科学或数学奖”“生命科学或医学奖”两个单项奖，单项奖金金额为1000万元人民币，跻身全球奖励金额最高的科学奖项之列，同个奖项最多可由4名获奖者共同获奖并分享。

顶科协奖旨在表彰全球范围内做出开拓性工作、推动所在学科理论发展、开辟新的重大研究领域或促进科技转化并改善人类生活的研发人员与技术先锋，以期支持全球科技进步，更好地应对全人类面临的共同挑战，推动人类社会的长期进步。

据官方资料介绍，顶科协奖采取提名制。评审机构分为遴选委员会和评审委员会，均由国际科学界相关学科的杰出科学家组成。由遴选委员会审议所有符合要求的提名申请，产生各单项奖候选人名单；经评审委员会审议，产生获奖者名单；再由顶科协奖管理委员会进行审定，确认最终获奖者。

（综合澎湃新闻：2023年顶科协奖：三名结构生物学家分享“生命科学或医学奖”；2023年顶科协奖：两位俄罗斯裔数学家获“智能科学或数学奖”）